引言
碳达峰碳中和中长期目标的制定，体现了中国积极应对气候变化的重要决心。为了按计划实现这一目标,中国发展和改革委员会明确提出加快优化能源结构,严格控制化石能源消费,积极推进风能、光伏等清洁能源的发展。大规模新能源供给在实际运行中存在电力限制问题。
1新能源消纳能力的制约因素
新能源消纳能力具有多时空特征，系统在不同空间和时间尺度下的运行特性钳制了可接纳的新能源极限水平。空间尺度层面，区域互联电网送/受端功率传输特性不同，故障相互关联，使得送/受端电网的新能源消纳能力有所区别；时间尺度层面，电力系统电源结构和网架结构形态随不同时期的规划发展而不同，新能源装机规划要与新型电力系统“源–网–荷”的发展态势相协同。此外，新能源出力高度不确定性及其设备耐受能力差，使得电网在不同运行方式下频率、电压、功角及热稳定等安全稳定约束不同程度地制约系统可承载的新能源极限规模。基于系统安全稳定约束的NEAC评估成为保障新能源安全可靠消纳的重要决策依据。结合当前风光消纳矛盾分析，将电力系统新能源消纳能力制约因素归结为以下两个方面：(1)新能源自身出力特性限制：包括功率输出特性、故障穿越能力以及自身调节能力等；(2)外部条件制约：包括电源结构、网架建设、区外来电、负荷特性以及系统安全稳定约束等。
2储能参与新能源消纳的优化控制策略
2.1储能配置方案的成本测算分析
为了进一步提高储能对促进新能源吸收的作用,提高储能对新能源吸收水平的潜力,本节分析了储能系统额定容量和额定功率变化对新能源吸收能力影响的敏感性,随着储能系统额定容量和额定功率配置的提高,新能源吸收能力也随之增加,但可以知道储能系统的成本分析,储能设备的投资成本也会随着配置容量和性能的增加而增加,不能独立于成本而提高容量和容量。随着存储容量和性能的提高,每种配置的年回报率都会增加,但由于初始投资成本以及运营和维护成本的增加,NPV累积贴现值、动态投资回报率和内部回报率这三个经济指标都不会随着存储容量和性能的提高而提高。如果以最优经济指标为目标,存储100MW•h/50MW配置方案是最佳方案,此时相应的新能源结算为97.55%,累计NPV贴现值为22319.1亿元,投资期偿还6.73年,内部收益率为16.67%。如果以最高新能源吸收率为目标,储能300MW·h/100MW配置方案是最佳方案,此时相应的新能源吸收率为98.98%,累计NPV贴现值为13607.72亿元,投资回收期11.86年,内部收益率为8.48%。如果考虑储能经济指标与新能源消耗指标的权衡,储能200MW·h/100MW配置方案是最佳方案,此时新能源消耗率为98.97%,累计NPV贴现值为1867.84亿,投资回收期为9.86年,内部收益率为10.77%,经济指标和绩效指标的目标更好。
2.2新能源功率输出不稳定和电力电子设备与电网交互作用引起的电能质量问题解决措施
当大波动电源通过电网连接到调节器/逆变器单元时,电网将受到较大的电流冲击,导致电网频率偏差、电压波动和闪电波动;导致电压质量问题。其次,在轻微的操作条件下,容易导致电网电压的增加和电压偏差的增加;当电力电子的开关频率恰好在谐波产生范围内时,就会出现严重的谐波问题。如何提高新能源装置在电网中的适应性,将是解决电能质量问题的一大难题。为了解决新能源系统在新能源渗透率高过程中面临的关键科学问题,实现对新能源上限容量的准确评估,本文在电力系统新能源吸收容量主要约束条件的基础上,从供需平衡、安全稳定约束、电能质量三个层面构建了新能源系统吸收容量评估的总体研究框架。基于供需平衡的新能源消耗能力评估主要是基于系统峰值控制和供电原理来计算新能源消耗,根据时间尺度划分为典型的日模拟和生产两种方法。典型的日分析比较简单,通常选用高功率和最小单点极端情况的新能源,而每年的结算则按新能源消耗的持续时间计算,这对预测当天的发电规划具有重要意义。生产仿真方法分为时间序列生产仿真和随机生产仿真,这取决于如何处理新的能效特征和负载顺序。
2.3基于新能源消纳的分布式储能系统优化配置模型求解过程
在分布式光伏存储系统的优化配置中,需要对配置模型的解的内容进行分析,以保证配电网流量变量的优化,提出以下具体计算步骤。(1)有必要输入分布式光伏电网概率模型的函数内容,并结合相关函数参数的值,确定计算分布式光伏电网流量变量内容的周期。必须设置时间段的数量,并且该设置对应于相应的采样次数。(2)有必要利用LHS技术对输出变量进行处理和分析,以确保生成多级光伏和负载时间采样,并建立矩阵。(3)要根据加载次数有效地划分和调整时间周期状态,保证优化高峰时间、平均低谷时间和正常时间。(4)结合模型约束的构建,需要调整时间序列样本,分析变量的内容,建立多概率趋势计算的分析机制。总体而言,有必要合理使用SAPSO算法生成模型粒子群,处理好初始化,保证光伏网络负载数据能够生成时间样本,分析不同时间段的最优解,提出成本和效益计算内容,计算最终输出目标函数的值。在分布式光伏存储系统优化配置的基础上,必须提高新能源的总容量,分析分布式光伏技术的应用和发展过程,以支持生产过程。
3分布式光伏应用发展趋势
光伏利用模式多元化,应用开发模式保留协同特征,加强与其他行业的融合。在协同发展方面,水景开发、区域供暖联动将进一步加强;光伏发电将进一步深化与农业、林业和生态环境的融合,开拓新的能源领域。大型光伏电池由于能源成本较低,使单个电池的尺寸发展到大尺寸,并达到快速提高的比例。行业的不断改进和设备的优化为电池的发展提供了良好的机遇,因此光伏发电的价值将进一步凸显。光伏发电企业通过挖掘环保价值,推动二氧化碳中性目标,增加绿色电力消费需求,将激发市场活力,促进能源和环保份额贸易,环保价值将进一步得到有效凸显。
结束语
让我们推动绿色发展,以建立清洁、低碳、安全、高效的能源体系为目标,共同推动分布式光伏等新能源的发展,为实现“双碳”目标贡献智慧和力量。
参考文献
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